Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das alle Nervenzellen des menschlichen Körpers umfasst. Es dient der Kommunikation mit der Umwelt und steuert gleichzeitig vielfältige Mechanismen im Inneren. Es nimmt Sinnesreize auf, verarbeitet sie und löst Reaktionen wie Muskelbewegungen oder Schmerzempfindungen aus. Es enthält viele Milliarden Nervenzellen, sogenannte Neuronen, allein im Gehirn sind es rund 100 Milliarden. Jede einzelne Nervenzelle besteht aus einem Körper und verschiedenen Fortsätzen. Die kürzeren Fortsätze (Dendriten) wirken wie Antennen, über die sie Signale empfangen.
Nach der Lage der Nervenbahnen im Körper unterscheidet man zwischen einem zentralen und einem peripheren Nervensystem. Das zentrale Nervensystem (ZNS) umfasst Nervenbahnen in Gehirn und Rückenmark und befindet sich sicher eingebettet im Schädel und dem Wirbelkanal in der Wirbelsäule. Das willkürliche Nervensystem (somatisches Nervensystem) steuert alle Vorgänge, die einem bewusst sind und die man willentlich beeinflussen kann. Das vegetative Nervensystem (autonomes Nervensystem) regelt die Abläufe im Körper, die man nicht mit dem Willen steuern kann. Sowohl das zentrale als auch das periphere Nervensystem enthalten willkürliche und unwillkürliche Anteile.
Die Komplexität des Gehirns
Das menschliche Gehirn ist das komplexeste uns bekannte Objekt im Universum. Seine bis zu 100 Milliarden Nervenzellen sind mit vielen Tausend anderen Nervenzellen verschaltet. Ergänzend zu den lokalen Netzwerken gestatten die mit dicken Myelinscheiden ummantelten Fortsätze der Nervenzellen die Übertragung von Informationen über größere Entfernungen - zwischen den einzelnen Funktionseinheiten in der Großhirnrinde, zu tiefer liegenden Zentren im Mittelhirn und Kleinhirn oder gar durch das Rückenmark bis zu den peripheren Nerven, die die Muskeln innervieren.
Die weiße Hirnsubstanz und der weiße Balken
Die Nervenzellen der grauen Hirnsubstanz im menschlichen Gehirn sind auf Tausendfache Weise untereinander verschaltet. Zwischen weiter entfernt liegenden Zentren - beispielsweise in der Großhirnrinde - bilden sich dabei auch dickere Faserbahnen aus, die viele einzelne Nervenfortsätze in einem gemeinsamen Strang über größere Distanzen bündeln. Die Gesamtheit dieser Faserverbindungen ist als weiße Hirnsubstanz bekannt. Die auffälligste Struktur der weißen Hirnsubstanz ist der weiße Balken (Corpus Callosum) in der Mitte des Gehirns. Er verbindet die beiden Hirnhälften und wird von Nervenfasern gebildet, die in der Regel gleichartige Funktionszentren in der jeweils gegenüberliegenden Hirnhälfte miteinander verknüpfen.
Der Ventralste Punkt: Eine Definition im Kontext der Sportkinesiologie
Im Kontext der Sportkinesiologie wird ein zentraler Punkt im Körper betrachtet, der sich etwas oberhalb des Steißbeines (LWK 3) befindet. Dort kommt es bei einer Bewegung zu einer Ventralisierung des Beckens und in Gegenrichtung zu einer Dorsalisierung der darüber liegenden Wirbelsäulenabschnitte. Das gezielte Training dieses Punkts ist Voraussetzung für einen harmonischen muskulären Bewegungsablauf. Dieser zentrale Punkt wird bei Pilates als Powerhouse bezeichnet und hat im Coretraining wie auch in vielen asiatischen Trainingsmethoden ebenfalls eine wichtige Bedeutung. In der Sportkinesiologie sprechen wir vom Schnittpunkt der 3 Ebenen aus links/rechts, oben/unten und vorne/hinten. Um die einzelnen Ebenen stimmig zueinander zu bekommen, bedarf es eines balancierten Trainings.
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Die Bedeutung der Gehirnhälften und Faszien
In der Sportkinesiologie sind den beiden Gehirnhälften verschiedene Parameter zugeordnet. Kurz gesagt übernimmt die linke Gehirnhälfte die Bereitstellung der Aktion, also die aktive Muskelarbeit. Die rechte hat als übergeordneten Parameter die Emotion. Hier spielen auch emotionale Dinge wie Wahrnehmung, Gerüche und Lautstärke eine Rolle, erlerntes Wissen wird abgespeichert. Die Faszienforschung hat uns gelehrt, dass das Bindegewebe als zweites Gehirn fungiert. Das heißt, automatisierte Bewegungsabläufe werden auch hier gespeichert.
Sportkinesiologisches Training im Golfsport
Das Golftraining beginnt mit dem Erlernen der Technik, allerdings ist die Kombination mit einem gezielten myofascialen Training notwendig. In einem persönlich zugeschnittenen sportkinesiologischen Trainingsprogramm für den Golfschwung, aber auch die Schlagvorbereitung („Pre-Shot-Routine“), lernt der Golfer nicht nur die für ihn passende Technik des Schlages, sondern auch die Körperbalance, die ein Profisportler bereits mitbringt. Diese Übungen müssen in einen Automatismus münden, um daraus eine unumstößliche Fokussierung und Balance für das Platzspiel zu erreichen.
Die Rolle des Broca-Areals in der Sprachverarbeitung
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) haben herausgefunden, das Broca-Areal in der linken Hirnhälfte ist der zentrale Knotenpunkt sowohl in gebärdeter als auch gesprochener Form. Die Ergebnisse zeigen: Das Broca-Areal in der linken Hirnhälfte ist ein zentraler Knotenpunkt im Sprachnetzwerk des menschlichen Gehirns. Es arbeitet - je nachdem ob Menschen Sprache in Form von Gebärden, Lauten oder Schrift verwenden - mit anderen Netzwerken zusammen. Das Broca-Areal verarbeite damit nicht nur, wie bislang bekannt, gesprochene und geschriebene Sprache, sondern generell abstrakte sprachliche Informationen in jeder Form von Sprache.
Die Bedeutung der Kritikalität für die Informationsverarbeitung im Gehirn
Basis der Informationsverarbeitung im Gehirn ist ein Netzwerk aus etwa 86 Milliarden Neuronen. Laut einer These der Neurobiologie („the critical brain hypothesis“) verarbeitet unser Gehirn Informationen dann am schnellsten und energieeffizientesten, wenn es sich im „Phasenübergang“ dazwischen befindet. Dieser Zwischenzustand, die sogenannte „Kritikalität“, lässt sich auch mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) oder Elektroenzephalographie (EEG) nachweisen. In diesem hochkomplexen Zustand kann das Gehirn besonders sensitiv und vielfältig auf äußere Einflüsse reagieren, weshalb es immer versucht, diesen Zustand zu erreichen. Vom Standpunkt der Evolutionsbiologie ist dieses Ergebnis durchaus nachvollziehbar. Unsere Umwelt ist so vielfältig, dass die Struktur und innere Dynamik unseres Gehirns im Laufe der Zeit so geformt wurde, dass der Zustand der Kritikalität eine maximale Lösungsbandbreite für unterschiedliche Aufgabenstellungen liefert. Das Gehirn hat seinen Zustand der Kritikalität also an Einflüsse und die steigenden Anforderungen der sich immer stärker wandelnden Umwelt angepasst.
Die Rolle des retrosplenialen Cortex und des Hippocampus bei der räumlichen Orientierung
Wenn wir uns im Raum orientieren, sind vor allem der retrospleniale Cortex und der Hippocampus aktiv. Im Gehirn von Mäusen hat man spezialisierte Neurone entdeckt, die bei der Bewegung in bestimmte Richtungen aktiv werden. Im Zusammenspiel erstellen sie vermutlich eine Art Landkarte der räumlichen Umgebung. Der retrospleniale Cortex ist ein Teil der Großhirnrinde. Er verknüpft verschiedene Arten von Informationen miteinander, die wir für die räumliche Orientierung benötigen, beispielsweise die Information, wie man vom Supermarkt zur Bushaltestelle gelangt. Vom retrosplenialen Cortex aus werden die Daten an den Hippocampus weitergeleitet, der sie in eine Art Landkarte einbaut. Wie genau eine solche Landkarte entsteht, ist noch nicht klar. Tierversuche zeigen jedoch, dass es spezialisierte Gehirnzellen gibt, die beispielsweise ausschließlich die Position im Raum oder das Vorhandensein von räumlichen Begrenzungen verarbeiten.
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Die Rolle von Oligodendrozyten und Myelin für ein gut funktionierendes Gehirn
Von entscheidender Bedeutung für ein gut funktionierendes Gehirn ist Myelin, eine isolierende Schicht um die Fortsätze unserer Nervenzellen. Ein schwerwiegender Verlust von Myelin ist zum Beispiel eine der Hauptursachen der Multiplen Sklerose. Eine Schlüsselrolle hierbei spielen spezifische Gehirnzellen, die Oligodendrozyten. Die aktuelle Forschungsarbeit entstand in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Stanford University in Kalifornien. Sie baut auf einer inzwischen über hundertmal zitierten Veröffentlichung in Nature aus dem Jahr 2022 auf, an der Fabian Kern damals im Team von Bioinformatik-Professor Andreas Keller beteiligt war. In der Studie wurde die Wirkweise des Signalproteins Fgf17 beschrieben, das normalerweise in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, dem sogenannten Liquor oder Nervenwasser, vorhanden ist, dort jedoch mit zunehmendem Alter in immer geringerer Konzentration vorkommt. „Damals haben wir herausgefunden, dass Fgf17 normalerweise eine Kaskade biochemischer Reaktionen auslöst, in deren Verlauf die zur Gruppe der Gliazellen gehörenden Oligodendrozyten im Gehirn aktiv werden“, sagt Kern. Deren zentrale Aufgabe ist der Aufbau von Myelin.
Glossar wichtiger Begriffe rund um das Gehirn
Von A wie Acetylcholin bis Z wie Zonulafasern, im Glossar finden sich wichtige Begriffe rund um das Gehirn. Acetylcholin ist einer der wichtigsten Neurotransmitter des Nervensystems. Adaptation bezeichnet den Prozess, bei dem sich die Sinnesorgane, das Wahrnehmungssystem oder der gesamte Organismus an die Intensität und Qualität von Reizen sowie an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Die Adenohypophyse ist eine Drüse und wird auch als „Hypophysenvorderlappen“ bezeichnet. Adrenalin, auch Epinephrin genannt, ist das klassische Stresshormon. Als Afferenz werden zuführende Nervenfasern bezeichnet. Der Begriff Agnosie stammt aus dem Lateinischen und bedeutet „Nicht wissen“. Aufgrund des Schlüssel-Schloss-Prinzips können Transmitter (Botenstoffe) jeweils nur an bestimmte Rezeptoren binden. Ein Agonist ist diesem Transmitter jedoch chemisch so ähnlich, dass er ebenfalls an diesen Rezeptor binden kann und so eine identische Antwort auslöst. Veränderung der Dicke der Linse des Auges durch die Zilliarmuskeln. In erregbaren Zellen (z. B. Neuronen oder Muskelzellen) findet man sehr schnelle Änderungen des elektrischen Potenzials über der Zellmembran. Dieses Ereignis ist die Grundlage für die Informationsleitung entlang des Axons der Nervenzelle. Nach diesem Prinzip wird ein elektrisches Potential in der Zelle nur ausgelöst, wenn ein bestimmter Schwellwert an Reizintensität überschritten wurde. Eine stammesgeschichtlich alte Region des Cortex (Großhirnrinde), die im Gegensatz zum Isocortex (auch genannt Neocortex) nicht sechs, sondern weniger Zellschichten aufweist - im Hippocampus zum Beispiel nur drei. Entsprechend ihrer Frequenz unterscheiden Neurowissenschaftler unterschiedliche Arten von Hirnwellen. Alphawellen schwingen im mittleren Frequenzbereich zwischen ca. 8 und 12 Hertz. Die Amakrinzellen sind Interneuroner der Netzhaut. Eine Form der Gedächtnisstörung, die das Gedächtnis für Fakten und Ereignisse betrifft. Eine Gruppe von Wirkstoffen, die zu den „Neuroenhancern“ gehören und kognitive Leistungen verbessern können. Ein wichtiges Kerngebiet im Temporallappen, welches mit Emotionen in Verbindung gebracht wird: es bewertet den emotionalen Gehalt einer Situation und reagiert besonders auf Bedrohung. Wörtlich bedeutet der Begriff aus dem Griechischen das „Nicht-Erkennen“ der eigenen neurologischen Krankheit - beispielsweise einer Halbseitenlähmung oder Taubheit. Aufgrund des Schlüssel-Schloss-Prinzips können Transmitter (Botenstoffe) jeweils nur an bestimmte Rezeptoren binden. Ein Antagonist kann diesem Transmitter so ähnlich sein, dass er an diesen Rezeptor binden kann. Der vordere Bereich des cingulären Cortex spielt nicht nur bei autonomen Funktionen wie Blutdruck- und Herzschlagregulation eine Rolle, sondern auch bei rationalen Vorgängen wie der Entscheidungsfindung. Eine Form der Gedächtnisstörung, bei der die Bildung eines Neugedächtnisses - also der Speicherung neuer Informationen - ab dem Zeitpunkt der Schädigung nicht mehr möglich ist. Schwierigkeit, eine zielgerichtete Bewegung auszuführen, wie das Greifen eines Glases oder das Schneiden mit der Schere. Eine Form des Gedächtnisses, häufig synonym mit dem Begriff "Kurzzeitgedächtnis" genutzt. Eine entwicklungsgeschichtlich alte Struktur des Großhirns, die im Gegensatz zum Isocortex (auch Neocortex genannt) dreischichtig aufgebaut ist. Ein Teil des ventralen prämotorischen Cortex, der sich im Stirnlappen des Säugetierhirns befindet. Die Area praepiriformis ist ein Teil des piriformen Cortex im ventralen Temporallappen und gehört zum primären olfaktorischen Cortex, also der primären Riechrinde. Asomatognosie bedeutet wörtlich ein „Nichtwissen“ um den eigenen Körper. Teile des Großhirns, die nicht den primären und sekundären Arealen für sensorische Verarbeitung und Motorik zugeordnet werden. Astrozyten gehören zu den größten unter den Gliazellen. Ein medizinischer Überbegriff für die Störung oder den Verlust der Bewegungskoordination. Der auditorische Cortex ist ein Teil des Temporallappens, der mit der Verarbeitung akustischer Signale befasst ist. Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Das Auge ist das Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen. Die Augenhäute bilden die Wand des Augapfels. Äußere und innere Haarzellen sind Sinneszellen für akustische Signale im Corti-Organ. Gravierende Entwicklungsstörung, die sich oft in reduzierten sozialen Fähigkeiten, verminderter Kommunikation und stereotypem Verhalten ausdrückt. Der Teil des Nervensystems, der überwiegend unbewusste Vitalfunktionen steuert. Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Basalganglien sind eine Gruppe subcorticaler Kerne im Telencephalon. Die Basilarmembran durchzieht die Cochlea auf einer Länge von ca. 34 mm. Einige Theorien gehen davon aus, dass alle Emotionen sich aus einigen wenigen Basisemotionen zusammensetzen lassen. Als Belastungsstörung wird in der Psychologie die pathologische Reaktion auf dauerhaften oder kurzfristig sehr hohen Stress bezeichnet. Ein Peptid, das aus 36 bis 42 Aminosäuren besteht und als Hauptbestandteil seniler Plaques für die Entstehung von Alzheimer verantwortlich gemacht wird. Liegt der Frequenzbereich der gemessenen Aktivität zwischen 13 und 30 Hz nennt man diese Beta-Wellen. Die Betz’schen Riesenzellen sind besonders große Pyramidenzellen im primären motorischen Cortex (Areal 4). In der Medizin versteht man unter einem Biomarker eine Substanz, die Hinweise auf den physiologischen Zustand eines Organismus gibt. Die Bipolarzelle ist ein bipolares Neuron, also ein Neuron mit einem Axon und einem Dendriten das in der mittleren Schicht der Netzhaut liegt. Eine von mehreren Gruppen von Sensoren, die darauf spezialisiert sind, eine bestimmte Geschmacksqualität wahrzunehmen. Eine blinde Stelle der visuellen Wahrnehmung, bedingt durch die Anatomie des Auges. Eine selektiv durchlässige Membran, die von den Zellen in den Wänden der kapillaren Blutgefäße im Gehirn gebildet wird. Die drei Bogengänge pro Ohr sind untereinander verbundene, flüssigkeitsgefüllte Schläuche, die nahezu rechtwinklig zueinander stehen und zum Gleichgewichtsorgan im Innenohr (Vestibularapparat) gehören. Eine direkte Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer. Ein Areal des präfrontalen Cortex, das sich meist in der linken Hemisphäre befindet. Der Neuroanatom Korbinian Brodmann teilte bereits 1909 die Großhirnrinde (Cortex) in unterschiedliche Felder ein. Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist ein bekannter und beliebter Modellorganismus der Genetik. Das zyklische Adenosinmonophosphat wird gewonnen aus ATP durch das Enzym Adenylylcyclase. Eine Emotionstheorie von Walter Cannon und Philip Bard aus dem Jahr 1927/1928, die - im Gegensatz zur James-Lange-Theorie von 1884/85- davon ausgeht, dass Emotionen unabhängig vom Emotionsausdruck sind und durch den Thalamus entstehen. Wahrnehmungsstörung, in der geliebte Personen - z. B. Eltern oder Kinder - als „nicht echt“ erlebt werden. Das Cerebellum (Kleinhirn) ist ein wichtiger Teil des Gehirns, an der Hinterseite des Hirnstamms und unterhalb des Okzipitallappens gelegen.
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